[科普中國]-中國首探火星順利，如何登火星？

9月20日，由中國科學(xué)院主辦的第三屆北京月球與深空探測國際論壇開幕。我國首次火星探測任務(wù)總設(shè)計師張榮橋在開幕式前的新聞通氣會上表示，計劃于2020年前后實施的火星探測目前進展順利，探測任務(wù)中將完成對火星的環(huán)繞和著陸巡視探索，收集火星的空間環(huán)境、形貌特征、表層結(jié)構(gòu)、大氣環(huán)境等重要數(shù)據(jù)。

中國首探火星進展順利（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

作為太陽系八大行星之一，人類為何對火星情有獨鐘？登陸火星為什么那么困難呢？

火星上的世界

縱觀太陽系演化歷史，我們發(fā)現(xiàn)人類的命運其實十分脆弱，面臨地震和海嘯、火山爆發(fā)、小天體撞擊、地球磁極倒轉(zhuǎn)、超級太陽風(fēng)暴等重大災(zāi)難，這些災(zāi)難甚至可能導(dǎo)致地球生命大滅絕。

因此，人類必須有足夠的危機感和緊迫感，在滅頂之災(zāi)來臨前，找到可以延續(xù)人類火種的避難所。

火星（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

由于航天運輸能力的限制，人類還無法飛出太陽系。而在太陽系內(nèi)，只有火星的自然環(huán)境與地球最相似，是人類移居外星球的首選目標(biāo)。

人類迄今已開展42次火星探測，1996年以來就已發(fā)射11顆探測器，取得大量探測資料。火星已成為除地球外人類認識程度最高的行星，甚至超過人類已經(jīng)登陸過的月球。

如何登陸火星

回顧世界各國的火星探測歷史，我們發(fā)現(xiàn)，安全著陸在火星表面主要通過3種方式來實現(xiàn)：

**第一種方式是氣囊緩沖。**這種方式適用于輕質(zhì)量著陸器的登陸，當(dāng)著陸器在火星表面著陸前，包裹著陸器的氣囊充氣展開，通過氣囊在火星上的彈跳逐步降低高度，實現(xiàn)成功著陸。

1996年12月4日發(fā)射的探路者號火星車就是采用氣囊緩沖方式，成功著陸至火星表面，初步驗證了進入火星大氣、減速和著陸緩沖全過程的可行性；

2003年6月和7月分別發(fā)射的勇氣號與機遇號這對“孿生”火星車，使氣囊緩沖著陸的方式得到了充分驗證，成功實現(xiàn)了對火星表面較大范圍的巡視。

勇氣號和機遇號火星車采用氣囊緩沖方式，成功著陸在火星表面

**第二種方式是著陸支架緩沖。**2007年8月4日發(fā)射的鳳凰號著陸器比機遇號和勇氣號火星車的質(zhì)量更重，如果依靠降落傘和安全氣囊著陸，則需使用更大面積的降落傘和體積更大的氣囊，但這會擠占所搭載的科學(xué)儀器的重量。因此，鳳凰號采用了火箭反推和著陸支架緩沖的方式，實現(xiàn)在火星北極地區(qū)的安全著陸。

鳳凰號著陸器利用反推火箭實現(xiàn)動力減速，這種方式適用于較重著陸器的著陸，同時可準(zhǔn)確選擇著陸點

**第三種方式是空中吊車著陸，**這種方式適用于大質(zhì)量著陸器的登陸。

2011年美國發(fā)射的好奇號火星車首次采用這種技術(shù)并獲得成功。當(dāng)探測器距離火星表面11千米高度時，先打開巨大的降落傘降低飛行速度，24秒之后，熱保護罩脫離。

當(dāng)探測器下降到1.4千米高度時，背殼分離，探測器上的八臺制動火箭點火，通過火箭反推將下降速度從每秒80米減速至每秒0.75米。

當(dāng)探測器距離火星表面20米高度時，著陸器在空中“懸停”，空中吊車釋放出尼龍繩，將“好奇”號火星車從著陸器上吊運到火星表面，實現(xiàn)著陸。

登陸火星需要熱保護罩、大降落傘、反推火箭、空中吊車等多種技術(shù)手段混搭，才能確保航天員安全登陸火星表面

登陸火星的準(zhǔn)備

1.火星航天服

航天服是保障航天員生命安全和工作能力的個人密閉裝備，用于保護航天員在真空或稀薄大氣、劇烈溫差、強烈太陽風(fēng)和宇宙射線、微隕石撞擊等地外天體表面環(huán)境中安全生存。

火星航天服（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

人體血液中含有氮氣，在真空中的體積會膨脹。如果不穿加壓的密封航天服，航天員因體內(nèi)外壓差懸殊危及生命。登陸月球和火星表面的艙外用航天服還具有氧氣供應(yīng)、溫度調(diào)控等設(shè)施，保障航天員出艙活動和實現(xiàn)天體表面考察。

2. 火星發(fā)電站

火星上沒有加油站，載人飛船和火星車都需要太陽能電池作為能源，我們頭頂?shù)膰H空間站擁有一套強大的太陽能發(fā)電系統(tǒng)。電力越充分，宇航員可以開展越多操作和實驗，并降低某套系統(tǒng)故障帶來的危險。

萬一遇到火星上天氣不好怎么辦呢？為了能在火星上生存，需要絕對可靠又耐用的電力來源，同位素溫差電池是一個現(xiàn)實的選擇。

同位素溫差電池實際上是一個小型的核反應(yīng)堆。放射性同位素在衰變過程會產(chǎn)生大量熱能，同位素溫差電池就是這些熱能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。

同位素溫差電池（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

為了避免放射性物質(zhì)泄漏污染太空，真實的同位素溫差電池都用多層十分堅固的材料密封包裝，即便發(fā)生飛船爆炸等災(zāi)難性事故，也不會產(chǎn)生一絲裂痕。

載人登陸火星的宏大目標(biāo)已經(jīng)成為全人類的共同夢想。雖然人類探索火星的道路將充滿挑戰(zhàn)，但只要我們擁有挑戰(zhàn)和冒險精神，相信不久的將來一定會實現(xiàn)這個偉大的目標(biāo)！